文摘
基因变异的肿瘤坏死因子(肿瘤坏死因子)基因在慢性阻塞性肺疾病(COPD)调查。然而,有许多实例nonreplication这些协会由于能力不足或其他因素。在这项研究中,大量的受试者进行阐明是否遗传变异肿瘤坏死因子和/或淋巴毒素(英国网球协会),这是集群肿瘤坏死因子,与吸烟者的肺功能的变化。
目前作者设计两个嵌套病例对照研究国家心脏,肺,肺和血液研究所健康研究(lh),共招收了5887名吸烟者。第一设计包括连续吸烟者(n = 279)最快和最慢的(n = 304)肺功能下降的时间埋葬的随访期间,第二个包括受试者(n = 533)最低和最高(n = 532) post-bronchodilator %预计在一秒钟用力呼气量lh的开始。在肿瘤坏死因子和英国网球协会地区,选择10个标签单核苷酸多态性和基因分型。
不同于以前的关系肿瘤坏死因子-308年亚洲和慢性阻塞性肺病,当前的研究并没有发现的两个表型和之间的联系英国网球协会和肿瘤坏死因子多态性。
总之,这些结果支持先前的研究发现在迟发性的高加索人群的慢性阻塞性肺疾病。
病理特征的慢性阻塞性肺疾病(COPD)包括气道的慢性炎症、实质和肺血管。多形核白细胞、巨噬细胞和淋巴细胞)在现场发现的疾病被认为释放炎症介质,促进和维护,从而导致组织损伤和重塑。肿瘤坏死因子(TNF),这是主要来自巨噬细胞释放的,被认为在慢性阻塞性肺病的发展中起到关键作用。通过增加各种炎性介质如白介素8的表达1。黄et al。2发现-308的等位基因肿瘤坏死因子启动子与支气管炎在台湾人口的风险增加。随后,许多调查人员试图暗示多态性肿瘤坏死因子在COPD的发病机制。这些报告发现的多态性之间的联系肿瘤坏死因子和子组的慢性阻塞性肺病3- - - - - -5。然而,有许多实例nonreplication这些关联6- - - - - -9。这种不一致可能导致假阳性和假阴性的研究中,由于小样本大小、表型定义不够、缺乏调整重要的协变量和/或种群的遗传异质性。类似的不一致的结果已经观察到-308多态性和其他的功能研究肿瘤坏死因子等位基因10。
慢性阻塞性肺病是淋巴毒素的另一个密切相关的候选基因(英国网球协会;之前指定TNF-β)。英国网球协会是集群肿瘤坏死因子在6号染色体上的一个6.1 kb区域3,和多态性英国网球协会和肿瘤坏死因子已报告在强大的连锁不平衡(LD)多少人口11。LTA参与淋巴组织的正常发展,也充当一个诱导的炎症反应12。的多态性英国网球协会位置+ 252,被认为是参与基因表达的调节13,14已报道,在哮喘易感性变体和其他疾病,如心肌梗死14,15。在最近的一份详细的组织学分析的小航空公司在COPD患者中,豪格et al。16发现航空公司包含淋巴滤泡的百分比与气道梗阻的晚期阶段密切相关。
在这项研究中,大量的受试者在两个嵌套病例对照研究,旨在阐明是否遗传变异肿瘤坏死因子和/或英国网球协会与肺功能下降或吸烟者有轻度到中度的气道阻塞肺功能水平。
材料和方法
研究对象
所有受试者选择欧洲血统的参与者在国家心脏、肺和血液研究所的肺部健康研究(lh)。lh的招收了5887名吸烟者肺量测定的轻度到中度肺功能障碍的证据,从10北美医学中心17。
两个嵌套病例对照研究进行了如前所述18。在第一个设计中,人最和最快速的肺功能的下降速度选择那些继续吸烟的时间埋葬后续的持续时间。那些在一秒用力呼气量(FEV1)%·年预测下降≥3.0%1时间埋葬期间(快速下降组;n = 279)与那些FEV相比1% pred·年增加了≥0.4%1(nondecline组;n = 304)。在第二次设计中,受试者post-bronchodilator FEV最高1% pred (≥88.9%;高功能组;n = 532),受试者post-bronchodilator FEV最低1% pred (≤67.0%;低功能组;n = 533)的lh比较。共有140名受试者中快或nondecline组肺功能基线在上述标准,因此他们也包含在基线肺功能的研究。
TagSNP选择和基因分型
的选择肿瘤坏死因子和英国网球协会单核苷酸多态性(snp),使用信息从SeattleSNPs19。标记snp是选择使用LDSelect程序(版本1.0)20.。LD阈值的r2> 0.8和一个小等位基因频率(加)> 10%是在程序中设置。7个单核苷酸多态性的英国网球协会基因序列(基因库加入号码AY070490),三个单核苷酸多态性TNF基因序列(基因库加入号码AY066019)选择(图。1⇓)。因为没有检测基因SNP位于559英国网球协会基因序列可以建立,没有替代SNP在同一个垃圾桶,或一组单核苷酸多态性的等位基因是高度相关(在连锁不平衡),这个SNP被排除在研究之外。苏格兰民族党位于352年肿瘤坏死因子基因序列(肿瘤坏死因子-238),其等位基因频率是< 10%,是包括在这项研究中,因为这个SNP的报道是许多疾病的易感性位点10。最终,该地区10个snp分析使用TaqMan 5′核酸外切酶试验21。
统计分析
哈迪温伯格平衡测试和LD估计是使用遗传包R22。为了描述,expectation-maximisation单体型频率估计的使用R哈普罗expectation-maximisation算法。统计包22。
2×2应急表的显性和隐性模型,Fisher精确检验执行。为3×2共显性的模型中,卡方统计量和渐近假定值计算。因为一些细胞计数低,意义也评估了排列测试。渐近的假定值和排列测试相似,因此给出了渐近假定值。加性模型,阿米蒂奇趋势进行测试。所有使用R single-locus协会进行了测试。
下降的速度和基线样本,采用多元逻辑回归为潜在风险和混杂因素调整。年龄、性别、pack-yrs吸烟和研究中心进行的潜在因素。广义加性模型第一次被用于检查日志的可能性之间的关系有肺功能不佳(即。低肺功能基线或下降速度越快)和连续的年龄和pack-yrs反是。在pack-yrs的情况下,线性关系是不合适的。的二次项pack-yrs被添加到模型中考虑非线性。
使用hapassoc单体型协会进行了测试23,贡献了R包可用www.r-project.org。6个位点的单英国网球协会和四个位点肿瘤坏死因子被认为是。自英国网球协会和肿瘤坏死因子snp在LD,单的三个单核苷酸多态性还测试了所有组连续三跨两个基因snp(单体型windows)。所有以前被认为是在单个SNP反是协会回归模型包括单体型的逻辑回归模型。
功率计算
未经调整的分析
两个研究设计的力量使用两个独立的比例和许多比例函数估计2005年通过(统计人员统计系统、Kaysville UT,美国)。是那些使用的样本大小的基线(高532低533)和下降速度(快279,非304)组。
为共显性的估计能力模型,两个副本的优势比(或)变种被设定的广场或一个副本。权力是两个自由度的计算卡方测试。这些口服补液盐和观察到的比例控制组用于确定可能的值W,效果的措施24,计算能力。
调整分析
通过被用来计算样本量为多个逻辑回归。该方法假定一个二分协变量的影响是感兴趣的,虽然控制了其他协变量的影响。共占,样本量时发现没有纠正了一个因素协变量包括涉及相关系数(R2)协变量之间的协变量和其他利益。估计合理值的相关系数,隐性和显性模型的基因型基因退化在年龄、性别、中心,pack-yrs和(pack-yrs)2。对于基线模型,最大的R2是0.02,下降的速率模型的最大R2是0.03。
结果
SNP分析
每个选定的单核苷酸多态性分析的节目除了肺功能下降的速率(表3所示⇓)。多元逻辑回归模型用于调整潜在风险和混杂因素包括年龄、性别、吸烟pack-yrs,在分析和研究中心。没有差异的快速下降组和nondecline集团对这些snp基因型频率的分布。使用占主导地位的进一步分析,隐性和加法模型证实了肺功能下降的速率之间缺乏任何协会和LTA或肿瘤坏死因子多态性(数据没有显示)。
同样,在基线肺功能的研究中,没有明显的差异基因型频率高、低基线组之间被发现(表4所示⇓)。分析是重复,排除受试者参与肺功能下降的速率研究。第二个分析证实缺乏协会(数据未显示)。所有的单核苷酸多态性在哈迪温伯格平衡,除了rs3093543高功能组的基线肺功能研究(p = 0.018)。
单体型分析
单的分布形成的6英国网球协会多态性和四个肿瘤坏死因子多态性分析的两个研究设计(表5所示⇓和6⇓)。在单个SNP分析、潜在风险和混杂因素考虑在内。没有显著的关联英国网球协会或肿瘤坏死因子单,两个表型。此外,three-SNP单体型分析使用滑动窗口,但发现没有显著关联(数据没有显示)。
功率计算
未经调整的分析
图2⇓a和b的功率曲线下降的速率和基线数据集,分别。基线组样本大小,> 80%的力量来检测一个或≥1.75假设加0.10或0.20或1.5,我们假设一个。自从比例优势基因型个体的类别范围0.1 - -0.6,有合理的权力对大多数snp基因分型检测一个或1.5。然而,对于一个隐性的模型,或必须> 2大于80%比例0.03隐性基因型分类。自组下降的速度小于基线组,口服补液盐必须更高有合理的权力。在基因型比例0.10 nondecliners类别,或必须2 > 80%电力检测比例的差异。
为共显性的模型,产生影响的大小至少W = 0.10,有≥80%功率检测的不同基因型比例基准数据集的1096人。在大多数发行版的肿瘤坏死因子- - - - - -英国网球协会基因型,这个值对应于一个或1.4等位基因。595年,下降的速度数据集的个体,必要的效果是W≥0.13。例如,这个效果可以对应于一个加0.3或1.4等位基因,或加0.25或1.6等位基因。对所有观察到的基因型分布肿瘤坏死因子- - - - - -英国网球协会,会有足够的力量来检测一个或每等位基因2的,下降的速度数据集。
调整分析
的权力,下降的速度模型计算使用R20和0.03的值,或2和各种比例的样本的风险基因型与未经调整的动力分析中的值。动力计算的R20.03是非常接近的R20,使用比例的差异函数计算给定前一节中,如图2所示⇓a和b。
讨论
在目前的研究中,10内的多态性肿瘤坏死因子和英国网球协会地区选择和基因分型在两个嵌套病例对照研究:一个使用肺功能的下降率作为表型;和其他使用肺功能水平的表型。之间的关系这两个COPD表型和多态性英国网球协会和肿瘤坏死因子基因分析,没有发现证据表明协会。
多态性的肿瘤坏死因子,尤其是在肿瘤坏死因子已报告-308轨迹,许多感染和自身免疫性疾病的易感性变异10。慢性阻塞性肺病和之间的关联肿瘤坏死因子多态性被黄首次报道et al。2。这些调查人员42成年男性组与慢性支气管炎和42性、年龄- smoking-matched对照组以及99随机抽样的学生。他们发现的频率肿瘤坏死因子-308等位基因的情况下显著高于对照组(p < 0.001;或11.1;95%置信区间2.9 - -42.6)。随后,Sakaoet al。4报道一个重要协会308年的一个等位基因在日本人口FEV的吸烟者1< 80% pred4。然而,之间没有联系肿瘤坏死因子单核苷酸多态性和慢性阻塞性肺病表型被发现被另一个日本公司6还是在泰国人口的研究7。
相反,在一个白人人口,基廷et al。3显示,慢性阻塞性肺病患者AA该等位肿瘤坏死因子少-308了可逆性气流阻塞后β的政府2受体激动剂(p < 0.05)。然而,在相同的研究中,没有发现差异的分布肿瘤坏死因子-308基因型之间的COPD患者和控制。这种缺乏协会与其他白人的研究结果是一致的8,9。
在病例对照研究中一个重要的挑战是假阳性的可能性或负协会由小样本大小、人口分层,多个测试和表型差异的定义25。先前的研究的不一致的结果肿瘤坏死因子多态性在慢性阻塞性肺病可能由于一些或所有这些因素。大多数以前的研究已经有了小样本大小和所以的负面结果可能是由于低功率。因为权力是这样一个重要的考虑因素在负面结果的解释的研究报告中,目前的作者进行了详细的分析能力检测协会在当前的研究中。这个分析的结果表明,对于大多数的等位基因频率和遗传模型研究,目前的研究应该> 80%功率检测基因型/单体型相对∼1.7或更高的风险。因此,有足够的能力来检测基因型比例的差异显示在先前的研究中,表型的慢性阻塞性肺病和之间成正相关肿瘤坏死因子-308年的报道2,4。然而,多态性的可能性,真正的优势比< 1.7不能排除。荟萃分析可能是一个有效的工具来检测这种变异,虽然真正的可变性来源之间可能存在的人口和发表偏倚使这个问题。
不一致的结果在协会研究的另一个解释是表型差异的定义。大多数以前的研究使用不同的表型,如诊断为慢性支气管炎、慢性阻塞性肺病或肺气肿。在目前的研究中,基于肺功能使用了两个明确的表型,这是慢性阻塞性肺病的诊断和评估密切相关,但肺气肿等表型没有调查。TNF是对肺气肿的发展是至关重要的研究肿瘤坏死因子受体基因敲除小鼠暴露于吸烟26。因此,有可能与肺气肿的特定次表型关联肿瘤坏死因子多态性。
此外,关联研究的不一致的结果可能来自报道变异的可能性并没有导致的疾病,但在LD因果变异。此外,与SNP-level方法相比,基于基因的复制方法的优点是不容易错误的结果由于种群之间的遗传差异27。这是主要原因,目前作者有了先前的研究肿瘤坏死因子-308年和英国网球协会+ 252单核苷酸多态性2810个snp肿瘤坏死因子和英国网球协会。虽然肿瘤坏死因子多态性,尤其是肿瘤坏死因子-308,在慢性阻塞性肺病研究最多,这些多态性是否功能是一个有争议的问题的结果体外和在体外研究10。最近,骑士et al。29日开发出一种方法称为haploChIP,用人染色质免疫沉淀反应和质谱检测磷酸化RNA聚合酶II的数量,数量相关的转录活动,绑定到两个不同的等位基因的基因。使用这种技术,他们显示功能的特定单肿瘤坏死因子/英国网球协会轨迹不与allele-specific转录的肿瘤坏死因子但与转录的证据英国网球协会。他们推测的多态性肿瘤坏死因子在LD的因果变异吗英国网球协会。为了避免忽视潜在因果两个候选基因变异,严格的LD阈值被用来选择一组高度信息标记,从2000个基点上游的5′末端英国网球协会到1500年英国石油下游的3′末端肿瘤坏死因子,包括整个肿瘤坏死因子启动子站点。
最近,一个协会之间的被发现肿瘤坏死因子-308多态和两个定量和定性表型相关的慢性阻塞性肺病在波士顿早发性慢性阻塞性肺病研究,其中包括来自127个家庭的949人9。然而,同样的作者无法复制这个协会通常later-onset COPD的病例对照研究,其中包括304名患者和441名对照9。作者认为,遗传因素与慢性阻塞性肺病严重早发性可能不同于通常的later-onset慢性阻塞性肺病,作为一个可能的解释不一致的结果。此外,他们强调的必要性复制在一个独立的群体,因为积极的联系可能是多个测试的结果。目前的结果,然而,不是一个病例对照研究的结果的直接复制9。研究设计工作在当前的研究中并没有真正的病例对照,而是一群内表型的比较极端的吸烟者选择轻度到中度气流阻塞的证据。因此,当前的研究是疾病严重程度的调查基因。相反,极端表型的选择是一个接受识别战略风险等位基因复杂的遗传性疾病30.。虽然很难估计这个设计如何影响识别遗传风险的能力,它可能会增加而不是减少权力,因为它是极端表型码头为个体易感性的等位基因的可能性。
本研究设计为II型误差相对强劲,但仍有局限性,与表型和种族差异,与先前的研究相比。特别是,肺气肿并不是用作表型。此外,目前的研究仅限于高加索人和许多先前的之间的联系肿瘤坏死因子在亚洲人口报告了-308和慢性阻塞性肺病。
总之,一组高度信息标记选择基于r2连锁不平衡数据在肿瘤坏死因子和淋巴毒素的地区。降低II型误差在协会的研究中,一个相对大量的样本分析两个明确的表型,下降的速度和肺功能的基线水平,调整的因素,分析了影响表型。与以前相比肿瘤坏死因子- 308多态性之间的关联和慢性阻塞性肺疾病在亚洲,没有发现协会之间的两个表型多态性的淋巴毒素和肿瘤坏死因子。当前结果支持的其他先前的研究发现迟发性的高加索人群的慢性阻塞性肺疾病。
确认
作者欣然承认国家心脏,肺和血液研究所的招聘和描述当前的研究。作者要感谢p·林格伦为她深刻的评论的手稿。
脚注
社论评论见8页。
- 收到了2006年3月31日。
- 接受2006年8月15日。
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